Encoding - dit ... teken systemen: informatie codering

Codering van de informatie - een geweldig groot gebied van kennis. Natuurlijk, het is direct verbonden met de ontwikkeling van digitale technologie. Veel moderne scholen is de populairste onderwerp - het coderen van gegevens. Vandaag zullen we de fundamentele interpretatie van dit fenomeen in relatie leren om verschillende aspecten van de computers. We zullen proberen om de vraag te beantwoorden: "Encoding - het proces, methode, gereedschap of al deze dingen tegelijk"

Nullen en enen

Bijna elk type gegevens die op een computerscherm, een manier wordt weergegeven of elkaar een binaire code bestaande uit nullen en enen. Het is de gemakkelijkste, "low-level" manier om gegevens te versleutelen, waardoor de pc om de gegevens te verwerken. Binaire code is universeel: het wordt begrepen door iedereen, zonder uitzondering, computers (in feite, dat is de reden waarom het is gemaakt - om het gebruik van informatie in digitale vorm te standaardiseren).

De basiseenheid, die een binaire codering gebruikt - het is een beetje (uit de woorden "binaire waarde" - "double-digit"). Is gelijk aan 0 of 1. In het algemeen individueel de bits niet gebruikt en gecombineerd in een 8-cijfercombinatie - bytes. In elk van hen, dus, kan maximaal 256 combinaties van nullen en enen (2 tot de macht 8) bevatten. Voor het opnemen van grote hoeveelheden informatie worden gebruikt, meestal niet geïsoleerd bytes, en de grootste waarde - met voorvoegsels "kilo", "mega" "giga", "Tera", etc., die elk 1000 maal sneller dan de vorige .. .

encoding tekst

De meest voorkomende vorm van digitale data - een tekst. Hoe is het coderen? Het is makkelijk genoeg verklaarbaar proces. De letter, leesteken, cijfers of symbolen kunnen worden gecodeerd door één of meer bytes, d.w.z. de computer ziet ze als een unieke sequentie van nullen en enen, en vervolgens, overeenkomstig de vastgestelde algoritme wordt weergegeven. Er zijn twee belangrijke wereld standaard "encryption" computer tekst - ASCII en UNICODE.

De ASCII-systeem, wordt elk karakter gecodeerd door slechts een enkele byte. Dat wil zeggen, door deze standaard, kunt u "versleutelen" 256 tekens - dat is meer dan genoeg om de symbolen van de meerderheid van de wereld alfabetten weer te geven. Natuurlijk, alle bestaande nationale brief huidige systeem niet passen in deze bron. Daarom moet voor elke alfabet gemaakt zijn eigen "subsysteem" encryptie. Het gaat coderen informatie met behulp van teken systemen, aangepast aan de nationale steekproeven van schrijven. Echter, elk van deze systemen, op zijn beurt, maakt deel uit van een wereldwijde ASCII standaard internationaal niveau is aangenomen.

Als onderdeel van de ASCII-systeem, is de bron van 256 karakters is verdeeld in twee delen. De eerste 128 - zijn de symbolen gereserveerd voor de Engels alfabet (a tot z), evenals cijfers, basic leestekens en enkele andere personages. De tweede 128 bytes zijn gereserveerd, op hun beurt, in het kader van de nationale brief systeem. Dit is de "sub-systeem" voor de niet-Engels alfabetten - Russisch, Hindi, Arabisch, Japans, Chinees en vele anderen.

Elk van hen is vertegenwoordigd in de vorm van afzonderlijke codering tafels. Dat wil zeggen, het kan gebeuren (en meestal gebeurt), zodat dezelfde reeks van bits die verantwoordelijk zijn voor verschillende letters en symbolen in twee verschillende 'nationale' lijsten is. Bovendien, als gevolg van de eigenaardigheden van de ontwikkeling van IT-bol in verschillende landen, ook al zijn ze verschillend. Bijvoorbeeld, voor de Russische taal de twee meest voorkomende coderingssysteem: Windows-1251 en KOI-8. Eerst kwam later (evenals haar eigen lijn met het besturingssysteem), maar nu veel IT-experts gebruikt worden op basis van prioriteit. Daarom moet de computer dat het kan worden gegarandeerd dat de Russische tekst te lezen in staat zijn om beide tabellen correct te identificeren. Maar in de regel geen problemen mee (indien nodig moderne pc-besturingssysteem).

Tekstcodering Methoden verbeteren van de hele tijd. Naast de "single-byte" ASCII systeem aankan slechts 256 waarden voor de karakters, is er ook een "double-byte" UNICODE het systeem. Het is gemakkelijk te berekenen dat het zorgt voor tekstcodering in een hoeveelheid die gelijk is aan 2 tot de 16e graad, dat wil zeggen 65 duizend. 536. In het, op hun beurt, hebben de middelen om gelijktijdig te coderen vrijwel alle bestaande nationale alfabetten van de wereld. Het gebruik van Unicode is niet minder vaak voor dan de betrokkenheid van de "klassieke" ASCII-norm.

codering charts

We hebben de manier waarop de "gecodeerd", tekst en in dit geval de gebruikte bytes gedefinieerd. Zoals het geval is met digitale foto's en afbeeldingen? Het is ook heel simpel. Op dezelfde manier als het gebeurt met de tekst, de belangrijkste rol in de codering van de computer graphics spelen allemaal hetzelfde bytes.

Het proces van digital imaging in het algemeen is vergelijkbaar met de mechanismen waardoor loopt de tv. Op het beeldscherm, als we het beeld bestaat uit een aantal afzonderlijke pixels die samen een herkenbare vorm op een afstand oog vormen. Televisie matrix (of CRT-projector) van de zender ontvangt het horizontale en verticale coördinaten van elk punt en het beeld langzaam opbouwt. Computer graphics codering principe werkt op dezelfde manier. "Codering" bytes van afbeeldingen op basis van de toewijzing van elk van de rasterpunten corresponderende coördinaten (en de kleur van elk van hen). Het eenvoudige bewoordingen. Natuurlijk, de graphics codering - dit proces is veel ingewikkelder dan dezelfde tekst.

Werkwijze respectieve referentie coördinaatpunten en de kleurparameters heet "bitmap". Ook de namen van veel bestandsformaten van computer graphics. De coördinaten van elk van de pixels en de kleur wordt geregistreerd in een of meer bytes. Wat bepaalt het nummer? Voornamelijk op hoeveel tinten van kleur zal "versleutelen". Een byte is bekend - is 256 waarden. Als we genoeg foto's van de bouw van een dergelijk groot aantal kleuren - zullen we deze bron te beheren. In het bijzonder, in ons bezit kunnen 256 grijstinten. En dit zal genoeg zijn om vrijwel elke zwart-wit beelden te coderen. Op zijn beurt, de kleur beelden van de bron is niet genoeg: het menselijk oog, zoals u weet, is in staat maximaal te onderscheiden tot enkele tientallen miljoenen kleuren. Daarom moet "noodsituatie" is niet 256 waarden en in de honderden duizenden keren meer. Waarom wordt geactiveerd om de punten niet een byte, maar een aantal te coderen: vandaag op bestaande standaarden, kunnen er 16 (kan "versleutelen" 65 K 536 kleuren.) Of 24 (777,000-16.000.000 216 tinten.).

In tegenstelling tot de tekst normen, de verscheidenheid van die vergelijkbaar is met het aantal talen van de wereld, met een tekening dingen een beetje makkelijker. De meest gangbare bestandsformaten (zoals JPEG, PNG, BMP, GIF, en ga zo maar door. D.) worden opgenomen op de meeste computers in het algemeen even goed.

Er is niets ingewikkeld om de codering wordt uitgevoerd voor een aantal principes van begrijpen grafische informatie. Grade 9 elke gemiddelde Russische school meestal omvat cursussen in de informatica, waar dergelijke technologieën zijn beschreven in enig detail is zeer eenvoudige en begrijpelijke taal. Er zijn ook gespecialiseerde opleidingen voor volwassenen - ze zijn het organiseren van universiteiten, middelbare scholen, of ook de school.

Daarom is de moderne Russische man is waar om kennis te vergaren over de codes die praktische betekenis op het gebied van computer graphics te hebben. En als je wilt om vertrouwd te raken met de basiskennis, kunt u de beschikbare trainingsmateriaal te krijgen. Voor degenen omvatten, bijvoorbeeld, in het hoofdstuk "Codering van grafische informatie (9e klas handboek" Informatica en ICT "auteur Ugrinovich ND).

Codering van audio data

Computer regelmatig gebruikt voor het luisteren naar muziek en andere audio bestanden. Net zoals het geval is met tekst en afbeeldingen, elk geluid op uw PC - het is allemaal hetzelfde bytes. Zij op hun beurt, "ontcijferd" geluidskaart en andere chips en omgezet in hoorbaar geluid. Uitgangspunt hierbij is ongeveer hetzelfde als bij grammofoon platen. Deze kent elk geluid overeenkomt met de microscopische groeven op de kunststof die wordt herkend door de lezer, en geuit. In de computer alle eruit ziet. Alleen de groeven spelen een rol bytes in de natuur die, zoals in het geval van tekst en afbeeldingen, is de binaire codering.

Indien bij het beeld computereenheid element uitsteekt punt, wanneer de geluidsopname zogenaamde "count". Over het algemeen wordt voorgeschreven twee bytes, het genereren van tot 65 duizend. 536 microvibraties geluid. Echter, in tegenstelling tot, zoals gebeurt in de bouw van beelden naar het verbeteren van de kwaliteit van het geluid wordt uitgevoerd, niet het toevoegen van extra bytes (er zijn, uiteraard, en meer dan genoeg), en het vergroten van het aantal "counts". Hoewel in sommige audiosystemen bytes wordt minder en meer gebruikt. Wanneer de audiocodering wordt uitgevoerd, de standaardmeeteenheid byte "flux" voert een seconde. Microvibraties d.w.z. versleuteld met de 8e. Tellingen per seconde, zal uiteraard van lagere kwaliteit dan het geluid wordt gecodeerd door 44.000 zijn. "Counts".

Internationale standaardisatie van audio-bestanden, evenals in het geval van graphics, is goed ontwikkeld. Er zijn verschillende standaard formaten van audio-media - MP3, WAV, WMA, genoten de hele wereld.

video Encoding

Een soort van "hybride systeem", waarbij het geluid wordt gecombineerd met de encryptie-codering van beelden, gebruikt in computer video's. Meestal films en clips bestaan uit twee soorten gegevens - is zelf een geluid en de bijbehorende video. Als "gecodeerd", de eerste component, hebben we hierboven gezegd. De tweede iets ingewikkelder. De principes zijn hier anders dan bevat een grafische codering hierboven besproken. Maar dankzij de universaliteit van het "concept" van bytes zijn de mechanismen is heel begrijpelijk en logisch.

Herinneren hoe de film te construeren. Het is niets meer dan een reeks individuele frames (die in het algemeen 24 zijn). Precies dezelfde manier geregeld computer video. Elk frame - is een foto. Over hoe het wordt gebouwd met behulp van bytes, hebben we hierboven geïdentificeerd. Op zijn beurt, in de videocode omlijnde gebied, waardoor binding tussen de afzonderlijke frames. Een soort digitale vervanging voor film. Een aparte eenheid van de videostroom (dezelfde punten voor afbeeldingen en telt voor geluid, zoals in de "film" en filmclips formaat), het frame wordt beschouwd. De laatste seconde, volgens aanvaarde normen, kunnen 25 of 50.

Net als in het geval van audio, zijn er gemeenschappelijke internationale normen voor video - MP4, 3GP, AVI. De producenten van films en commercials proberen om media monsters die compatibel zijn met een groter aantal computers te produceren. Deze bestandsformaten - een van de meest populaire, openden zij op vrijwel elke moderne PC.

datacompressie

Computer data-opslag wordt uitgevoerd op een verscheidenheid van media worden uitgevoerd - disks, flash drives, enz. Zoals we hierboven hebben gezegd, bytes, in de regel, "overwoekerd" voorvoegsels "mega", "giga", "tera", enz. In sommige gevallen .... waarde gecodeerde bestanden is dat ze te plaatsen met de beschikbare kan niet op de disc middelen. Maak dan gebruik van de verschillende soorten data compressie-technieken. Ze zijn in feite ook een codering. Dit is - een andere mogelijke interpretatie van het woord.

Er zijn twee fundamentele mechanismen voor datacompressie. De eerste daarvan is in de bitreeks "verpakt" vorm. Dat wil zeggen, de computer kan de inhoud lezen van bestanden (spelen als een tekst, foto of video), als je niet de procedure van "uitpakken" uit te voeren. Het programma, dat de gegevens gecomprimeerd op deze wijze wordt een datalogger. Hoe het werkt is heel simpel. Archiveren van gegevens als een van de meest populaire manieren om de codering van de informatie uit te voeren, school-level computer studies verplicht.

Zoals we weten, het proces van "Encryption" in het gestandaardiseerde bestand bytes. Neem de ASCII-norm. Om, zeg, om het woord te versleutelen "hello", moeten we 6 bytes, op basis van het aantal letters. Dat is hoeveel ruimte een bestand met die tekst op de disc zal nemen. Wat gebeurt er als we het woord in een rij te schrijven "hallo" 100 keer? Niets bijzonders - daarvoor hebben we 600 bytes, respectievelijk, dezelfde hoeveelheid schijfruimte. "Hello vermenigvuldig met 100": We kunnen echter de datalogger, die een bestand, wat betekent dat een veel kleiner aantal bytes zullen worden "versleuteld" team dat zoiets als dit ziet er zal leiden gebruiken. Door het tellen van het aantal letters in dit rapport tot de conclusie dat met het oog op een dergelijk bestand op te nemen komen, moeten we slechts 19 bytes. En dezelfde hoeveelheid schijfruimte. Wanneer "uitpakken" het archiefbestand is een "decryptie", en de tekst wordt de bron uitzicht vanaf de "100 hallo." Zo, met behulp van een speciaal programma, die een speciale codering mechanisme gebruikt, kunnen we een aanzienlijke hoeveelheid schijfruimte te besparen.

Het bovenstaande proces is veelzijdig genoeg: het maakt niet uit wat het teken systemen die worden gebruikt, de codering van de informatie ten behoeve van de compressie is altijd mogelijk door archivering.

Wat is het tweede mechanisme? Tot op zekere hoogte, het is vergelijkbaar met wat wordt gebruikt in de datalogger. Maar het fundamentele verschil is dat het gecomprimeerde bestand zou heel goed worden weergegeven op een computer zonder "extractie" procedure. Hoe werkt dit mechanisme werkt?

Als we niet vergeten, in de oorspronkelijke vorm van het woord "hello" beslaat 6 bytes. Echter, kunnen we naar de truc en schrijf het als volgt: "prvt". Gepubliceerd 4 bytes. Het enige dat overblijft te doen - is het "leren" de computer toe te voegen in het proces van het weergeven van de letters bestand, dat we gereinigd. Het moet gezegd worden dat in de praktijk "leren" proces te organiseren en het is niet nodig. Basismechanismen van de erkenning van de ontbrekende tekens zijn opgenomen in de meeste moderne software voor de PC. Dat wil zeggen, het grootste deel van de dossiers waarmee we te maken elke dag, een of andere manier is "gecodeerd", op dit algoritme.

Natuurlijk zijn er "hybride" coderende informatiesysteem dat datacompressie kan uitvoeren terwijl waardoor beide bovengenoemde benaderingen. En ze zijn waarschijnlijk nog effectiever in termen van het besparen van diskruimte dan individueel te zijn.

Natuurlijk, werkend met het woord "hello", hebben we alleen de basisprincipes van datacompressie mechanismen uiteengezet. In werkelijkheid zijn ze veel ingewikkelder. Verschillende systemen voor het coderen van informatie kan een ongelooflijk complexe mechanismen van de "compressie" bestanden aan te bieden. Maar we zien, ten koste van wat er kan worden gedaan om schijfruimte te besparen, bijna zonder toevlucht te nemen tot een verslechtering van de kwaliteit van de informatie op de pc. Van bijzonder belang is de rol van datacompressie bij het gebruik van afbeeldingen, audio en video - dit soort data over anderen eisen op de harde schijf middelen.

Wat anders zijn "codes"?

Zoals we aan het begin zei, codering - een complex fenomeen. Dat ging over de basisprincipes van het coderen van digitale gegevens op basis van bytes, kunnen we een ander gebied aanraken. Het is verbonden met het gebruik van computer codes enigszins verschillende waarden. Hier, in het kader van de "code," bedoelen we niet een reeks van enen en nullen, en het verzamelen van verschillende letters en symbolen (die, zoals we al weten, en dus zijn gemaakt van 0 en 1), die praktische betekenis aan het leven van de moderne mens heeft.

de code

In het hart van elke computer programma - code. Het is geschreven in begrijpelijke taal op de computer. PC, het ontcijferen van de code wordt uitgevoerd bepaalde opdrachten. Een onderscheidend kenmerk van een computer programma van een ander type digitale data die is opgenomen in de code is in staat om "ontcijferen" zelf (de gebruiker hoeft alleen maar te beginnen het proces).

Een ander kenmerk van het programma - in de relatieve flexibiliteit van de gebruikte code. Dat wil zeggen, geeft de computer hetzelfde werk een man kan, met behulp van een grote set van "zinnen", en indien nodig - en in een andere taal.

markup-documenten

Een andere praktische betekenis van de omvang van de lettercode - de creatie en opmaak van documenten. In de regel, een eenvoudige weergave van de tekens op het scherm niet voldoende is vanuit het oogpunt van het praktische belang van de PC. In de meeste gevallen moet de tekst worden opgebouwd volgens een bepaald lettertype grootte en kleur, vergezeld van aanvullende elementen (zoals bijvoorbeeld tafels). Al deze parameters worden ingesteld, evenals in het geval van programma's op specifieke talen begrepen door de computer. PC, de erkenning van het "team", geeft het document precies zoals de gebruiker wenst. Bovendien kan de tekst worden geformatteerd op dezelfde manier, maar als het gebeurt met de programma's, met behulp van verschillende sets van "zinnen" en zelfs in verschillende talen.

Er is echter een fundamenteel verschil tussen de codes voor documenten en computerprogramma's. Het bestaat in het feit dat de eerstgenoemde niet in staat zijn om zichzelf te decoderen. Om bestanden met opgemaakte tekst altijd vereist software van derden te openen.

data-encryptie

Een andere interpretatie van de term "code", zoals toegepast op computers - is encryptie. Hierboven hebben we dit woord als een synoniem voor de term "codering" gebruikt, en het is toegestaan. Hier, de encryptie bedoelen we een ander soort fenomeen. Namelijk het coderen van digitale data om de toegang te verbieden door andere mensen. Bescherming van computerbestanden - de belangrijkste activiteiten in de IT-sfeer. Dit is eigenlijk een aparte wetenschappelijke discipline omvat het ook een school computer. Het coderen van bestanden met het oog op het voorkomen van ongeautoriseerde toegang - is een taak, waarvan het belang voor de burgers van de moderne staten wordt gepresenteerd in de kindertijd.

Hoe worden de mechanismen die de data-encryptie? Het principe is zo eenvoudig en helder als alle voorgaande, hebben wij rekening gehouden. Encoding - een proces dat gemakkelijk verklaren wat de basisprincipes van de logica.

Stel dat we nodig hebben om de boodschap over te brengen, "Ivanov, Petrov gaat naar het", zodat niemand het kon lezen. We vertrouwen op de computer om het bericht te versleutelen en het resultaat te zien: "10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21". Deze code is, is natuurlijk heel simpel: elk nummer komt overeen met het aantal letters in het alfabet van onze zinnen. "I" staat op de 10e plaats, "B" - 3, "A" - op 1, enz. Maar de moderne computer coderingssysteem kan de gegevens te versleutelen, zodat het zal halen om de ongelooflijk harde toets ...